阅读说明：本技术 一种功能型抗冲击单板的制备方法 (Preparation method of functional impact-resistant veneer ) 是由 程明娟 张晓伟 王俊敏 杨楠 陈凯 刘爱军 沈惠文 鲁守余 张丽 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种功能型抗冲击单板的制备方法,通过染色干燥-制备树脂-浸渍树脂-干燥平衡对单板进行加工,使单板具备良好持久的抗冲击性和美观性,延长其使用寿命。具体是通过控制工艺过程单板的含水率,避免开裂,翘曲变形等问题,使单板自身强度得到保持,在此基础上通过在单板上涂覆以改性PAE为主要原料的改性树脂,结合真空浸渍工艺,提高单板的抗冲击强度、尺寸稳定性和防水性；采用阻胺类光稳定剂和双偶氮酸性染料组成的特定复配染料结合立式浸染工艺,使染色效果美观且持久,同时改性树脂隔绝环境,进一步提升单板的色牢度。(The invention discloses a preparation method of a functional impact-resistant veneer, which is characterized in that the veneer is processed through dyeing and drying, resin preparation, resin impregnation and drying balance, so that the veneer has good and lasting impact resistance and aesthetic property, and the service life of the veneer is prolonged. The method specifically comprises the steps of controlling the water content of the single board in the process, avoiding the problems of cracking, warping deformation and the like, keeping the strength of the single board, coating modified resin taking modified PAE as a main raw material on the single board, and improving the impact strength, the dimensional stability and the water resistance of the single board by combining a vacuum impregnation process; the special compound dye consisting of the amine-resistant light stabilizer and the disazo acid dye is combined with a vertical dip dyeing process, so that the dyeing effect is attractive and durable, and meanwhile, the modified resin isolates the environment, and the color fastness of the veneer is further improved.)

一种功能型抗冲击单板的制备方法

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，涉及一种功能型抗冲击单板的制备方法。

背景技术

随着科技的进步和人们生活水平的不断提高，人们对于地板的外观和质量要求越来越高，高抗冲击、舒适、美观成为地板材料的必备性能，而实木复合地板具有花纹自然，脚感舒适，使用安全等特点，因综合性能好，成为目前装饰地材的主流产品。实木复合地板由单板层压而成，为提升其使用效果，一般会对单板进行再加工，最普遍的是通过染色在保持其天然木纹的同时丰富色彩，大大提升视觉效果，以及通过表面涂胶提升抗冲击水平。

要使单板具有良好的抗冲击水平，一方面要保证其自身具有良好的强度和尺寸稳定性，另一方面通过涂胶来提升抗冲击能力。但是在染色、涂胶等加工过程中，由于内部含水率和外部条件（如温度、压力）的变化，单板内部应力会发生变化或产生较大差异，容易导致开裂，翘曲变形等问题，单板抗冲击强度与尺寸稳定性明显变差，对地板生产或者使用造成直接影响。而涂胶效果取决于胶液自身的性能、质量好坏以及胶液与单板的结合是否稳定牢固，含甲醛的合成树脂由于耐磨、防水以及粘性好，常作为胶液使用，如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂，而采用这些树脂，环保等级低，功能单一。

地板的染色效果体现在上色的均一性和持久性，而很多染色地板使用时间一长就容易褪色，严重影响外观。地板褪色主要有以下原因：①在光（尤其是紫外光）的照射下，染料分子的发色体系发生变化或遭到破坏，导致染料分解而发生变色或褪色现象；②环境因素导致褪色加快，高温、高湿和氧气的充分接触都会加速光氧化过程，使褪色更加严重；③染料的固着率差，在外力作用下容易脱离板材。现有的染色工艺同时考虑这些因素来设计的较为少见，难以保证地板色彩能够持久保持。

因此，如何对单板进行加工，不会破坏其自身强度和结构，并使单板具备良好持久的抗冲击性和美观性，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种功能型抗冲击单板的制备方法，该功能型抗冲击单板具备抗冲击、色彩绚丽、色牢度度高、甲醛释放量低等优良性能，还有抗菌、负离子释放功能，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种功能型抗冲击单板的制备方法，包括以下步骤：

（1）以木单板为原料，对单板进行染色处理，再经干燥将含水率降至10%以下，制得A单板；

（2）将受阻胺类光稳定剂、抗菌剂、电气石粉分散于环保增强树脂中，制得改性树脂；

（3）用步骤（2）制得的改性树脂处理A单板，采用真空加压浸渍工艺，制得B单板；

（4）B单板经过分步干燥将含水率平衡至6～12%，按所需尺寸切割后，制得功能型抗冲击单板成品。

优选的，步骤（1）所述染色工艺为立式浸染工艺，工艺流程如下：在65～70℃溶解染料，同时开启气泵，向染液中通入空气，搅拌染液使其浓度均匀，染料溶解时间40～60min；将木单板纵向竖立浸入染液，浴比V液：V板=（8～15）:1，按1～3℃/min的速率进行升温，升温至90～95℃进行保温染色，木单板浸染时间4～12h。

优选的，步骤（1）所述染色处理采用由受阻胺类光稳定剂和酸性染料按照质量比（15～30）：（100～300）配制而成的酸性二元复配染料。

进一步的，所述酸性染料为双偶氮酸性染料，分子量在500～600道尔顿，分子式为C₂₄H₂₂N₄O₆S₂。

优选的，步骤（1）所述干燥工艺采用辊筒干燥机或网带干燥机，干燥温度60～100℃，干燥时间30～45min。通过此工艺将单板的含水率降至10%以下，在保证干燥效率的同时，干燥后单板翘曲变形度较低。

优选的，步骤（2）所述环保增强树脂为改性PAE，在改性树脂中的含量为80～95wt%。PAE即聚酰胺环氧氯丙烷树脂，强度高，粘性好，本发明改性PAE是在PAE的基础上通过化学改性减少了亲水基团，提高了抗水性。优选的，步骤（3）所述真空加压浸渍工艺为真空度-0.08～-0.1MPa，真空时间30～60min，加压压力0.5～1.5MPa，加压时间4～6h。浸渍时真空度、加压压力太大，徒增加设备开发成本，对单板的质量、性能没有提升；真空时间与加压时间太短或太长，会影响单板的性能，抗冲击、色牢度、负离子释放量等指标会达不到要求。

优选的，步骤（4）所述分步干燥工艺流程如下：先通过辊筒干燥机将单板含水率降至18%～28%，再进入真空干燥窑将含水率降至8%～15%，最后进入养生房将含水率平衡至6～12%。这种工艺干燥的单板板面平整、开裂少，综合干燥效率高。

优选的，所述木单板为刨切或锯切木材单板。树种可为枫木、橡木、橡胶木、杨木、桉木等。

本发明通过染色干燥-制备树脂-浸渍树脂-干燥平衡对单板进行加工，提升其性能。为增强单板的抗冲击能力，首先通过控制单板的含水率来减少其自身结构和强度的变化，具体包括在染色后经过干燥将单板含水率降至10%以下以及在干燥平衡过程经过分步干燥将单板含水率平衡至6～12%，通过这两个干燥过程控制单板含水率，避免其在染色和浸渍树脂后过度膨胀，尤其是分步干燥的过程，将含水率通过三个阶段慢慢下降最后达到平衡，能有效避免单板内部在干燥过程中不同部位含水率差异过大或者同一部位短时间内含水率发生较大变化而导致的单板开裂，翘曲变形等问题，减小内应力的变化，使单板板面平整，自身强度得到很好的保持。在此基础上选择改性树脂作为涂层胶提高单板的抗冲击强度，改性树脂以改性PAE作为主要原料，不含甲醛，同时总挥发性有机物少，具有良好的环保性，且改性PAE强度高、防水性和粘性好，通过真空加压浸渍工艺的工艺条件控制，能够将改性树脂与单板牢固结合，从而有效提升单板的的抗冲击强度、尺寸稳定性和防水性。此外，本发明在改性树脂中还添加了受阻胺类光稳定剂、抗菌剂、电气石粉，赋予了单板耐光性、抗菌和负离子释放的功能。

本发明通过以下三方面保证染色效果美观且持久；①采用受阻胺类光稳定剂和酸性染料按比例配制而成的酸性二元复配染料进行染色，其中酸性染料为双偶氮酸性染料，色彩丰富，能有效提升单板视觉效果，受阻胺类光稳定剂通过捕获光分解中产生的烷基自由基、分解光氧化积累的过氧化物以及猝灭会引起光降解的单线态氧，有效防止染料降解；②采用立式浸染工艺进行上色，通过阶段升温结合空气搅拌，提高染料上染率的同时使染料在单板内分布均匀，从而有效提高色彩分布的均一性和染料的固着率，使染料的功能性得到充分持久的发挥；③在单板上涂改性树脂，不仅提高单板抗冲击强度，还能有效隔绝环境，避免温度、湿度和氧气等因素的变化对染料的影响，而且本发明在染料和改性树脂也都添加有受阻胺类光稳定剂，与染料中的受阻胺类光稳定剂共同作用使得单板更不易褪色，耐光色牢度显著提高。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过控制工艺过程单板的含水率减少其自身结构和强度的变化，具体是在染色后进行干燥以及浸渍树脂后进行分步干燥来控制单板含水率，避免其过度膨胀，尤其是分步干燥的过程，将含水率通过三个阶段慢慢下降最后达到平衡，有效避免单板开裂，翘曲变形等问题，减小内应力的变化，使单板板面平整，自身强度得到很好的保持。

2、在确保单板自身强度的基础上，通过在单板上涂覆改性树脂提高单板的抗冲击强度，改性树脂以改性PAE为主要原料，不含甲醛，环保性好，而且强度高、防水性和粘性好，结合真空加压浸渍工艺将改性树脂与单板牢固结合，使单板抗冲击强度、尺寸稳定性和防水性得到显著提升。处理后的单板抗冲击强度提升20%左右，吸水厚度膨胀率降低50%左右。此外，改性树脂中还添加了受阻胺类光稳定剂、抗菌剂、电气石粉，赋予了单板耐光性、抗菌和负离子释放的功能。

3、采用阻胺类光稳定剂和双偶氮酸性染料组成的特定复配染料，提升单板的视觉效果，同时防止染料的光降解；采用立式浸染工艺上色，提高染料的分布均匀性和固着率，使染色效果美观且持久；再在单板上涂改性树脂避免温度、湿度和氧气等环境因素的变化对染料的影响，且改性树脂添加有受阻胺类光稳定剂，与染料中的受阻胺类光稳定剂共同作用，显著提升单板的色牢度，本发明单板色牢度能够保持达到5级以上。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种功能型抗冲击单板的制备方法，包括以下步骤：

（1）以刨切而成的橡木单板为原料，对其进行染色处理，将受阻胺类光稳定剂UV-765和双偶氮酸性染料C₂₄H₂₂N₄O₆S₂按照15：100的质量份比例配制成酸性二元复配染料，在65℃溶解染料，同时开启气泵，向染液中通入空气，搅拌染液使其浓度均匀，染料溶解40min，将橡木单板纵向竖立浸入染液，浴比V液：V板=8:1，按1℃/min的速率进行升温，至90℃进行保温染色，橡木单板浸染4h；采用辊筒干燥机对单板进行干燥，干燥温度60℃，干燥时间30min，将含水率降至6%，制得A单板；

（2）将受阻胺类光稳定剂UV-765、抗菌剂纳米银、电气石粉按质量比10：1：2的添加量进行预混，然后将预混物分散于改性PAE中，超声搅拌混匀，制得改性树脂，改性PAE在改性树脂中的含量为80wt%；

（3）用步骤（2）制得的改性树脂处理A单板，采用真空加压浸渍工艺，真空度-0.08MPa，真空时间30min，加压压力0.5MPa，加压时间4h，制得B单板；

（4）先通过辊筒干燥机将B单板的含水率降至18%，再进入真空干燥窑将含水率降至8%，最后进入养生房将含水率平衡至6%，再按所需尺寸对B单板进行切割，制得功能型抗冲击单板成品。

实施例2

（1）以刨切而成的杨木单板为原料，对其进行染色处理，将受阻胺类光稳定剂UV-765和双偶氮酸性染料C₂₄H₂₂N₄O₆S₂按照20：200的质量份比例配制成酸性二元复配染料，在68℃溶解染料，同时开启气泵，向染液中通入空气，搅拌染液使其浓度均匀，染料溶解50min，将杨木单板纵向竖立浸入染液，浴比V液：V板=10:1，按2℃/min的速率进行升温，至92℃进行保温染色，杨木单板浸染8h；采用辊筒干燥机对单板进行干燥，干燥温度80℃，干燥时间35min，将含水率降至8%，制得A单板；

（2）将受阻胺类光稳定剂UV-765、抗菌剂纳米银、电气石粉按质量比10：1：2的添加量进行预混，然后将预混物分散于改性PAE中，超声搅拌混匀，制得改性树脂，改性PAE在改性树脂中的含量为90wt%；

（3）用步骤（2）制得的改性树脂处理A单板，采用真空加压浸渍工艺，真空度-0.09MPa，真空时间40min，加压压力1.0MPa，加压时间5h，制得B单板；

（4）先通过辊筒干燥机将B单板的含水率降至22%，再进入真空干燥窑将含水率降至12%，最后进入养生房将含水率平衡至8%，再按所需尺寸对B单板进行切割，制得功能型抗冲击单板成品。

实施例3

（1）以锯切而成的桉木单板为原料，对其进行染色处理，将受阻胺类光稳定剂UV-770和双偶氮酸性染料C₂₄H₂₂N₄O₆S₂按照30：300的质量份比例配制成酸性二元复配染料，在70℃溶解染料，同时开启气泵，向染液中通入空气，搅拌染液使其浓度均匀，染料溶解60min，将按木单板纵向竖立浸入染液，浴比V液：V板=15:1，按3℃/min的速率进行升温，至95℃进行保温染色，桉木单板浸染12h；采用网带干燥机对单板进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间45min，将含水率降至10%，制得A单板；

（2）将受阻胺类光稳定剂UV-770、抗菌剂纳米二氧化钛、电气石粉按质量比20：1：10的添加量进行预混，然后将预混物分散于改性PAE中，超声搅拌混匀，制得改性树脂，改性PAE在改性树脂中的含量为95wt%；

（3）用步骤（2）制得的改性树脂处理A单板，采用真空加压浸渍工艺，真空度-0.1MPa，真空时间60min，加压压力1.5MPa，加压时间6h，制得B单板；

（4）先通过辊筒干燥机将B单板的含水率降至28%，再进入真空干燥窑将含水率降至15%，最后进入养生房将含水率平衡至12%，再按所需尺寸对B单板进行切割，制得功能型抗冲击单板成品。

对实施例1～3制备的功能型抗冲击单板进行性能测试，检测项目和检测方法如下：抗冲击- GB/T 18102-2007；吸水厚度膨胀率- GB/T 18102-2007；耐光色牢度-GB/T15104-2006。其中，抗冲击和吸水厚度膨胀率测试以未处理的单板为对照，耐光色牢度测试以普通的染色单板为对照，具体的检测结果如下表所示：

由检测结果可见，实施例1～3制备的功能型抗冲击单板，与未处理的单板相比，抗冲击强度提升20%左右，吸水厚度膨胀率降低50%左右，抗冲击性强，尺寸稳定性好；色牢度能够保持达到5级以上，耐光性好。

本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所做的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。